- 动量守恒定律
- 共6204题
如图所示,质量为m的小物块(可视为质点)放在小车上,它们一起在两个竖直墙壁之间运动,小车质量为M,且M>m,设车与物体间的动摩擦因数为μ,车与水平间的摩擦不计,车与墙壁碰撞后速度反向而且大小不变,切碰撞时间极短,开始时车紧靠在左面墙壁处,物体位于车的最左端,车与物体以共同速度V0向右运动,若两墙壁之间的距离足够长,求:
(1)小车与墙壁第2次碰撞前(物体未从车上掉下)的速度.
(2)要是物体不从车上滑落,车长l应满足的条件. (需经过计算后得出)
正确答案
(1)(2)
(1)第2次碰前,车与小物体已达共同速度V1,由动量守恒定律:
①
(2)设第1次碰后小物体相对车向右滑动l1,由动量守恒得:
②
解得: ③
第2次碰后小物体相对车向左运动l2,共同运动的速度为V2,则有:
④
⑤
解得: ⑥
同理可得,即只要第一次碰撞后小物体不从小车上掉下,以后的碰撞均不能使小物体从车上掉下。
所以要使物体不从车上掉下,车长应满足条件: ⑦
如图所示,足够长的光滑平台固定在水平地面上,平台中间放有小物体A和B,两者彼此接触.A的上表面是半径为R的半圆形轨道,轨道顶端距台面的高度为h处,有一个小物体C,A、B、C的质量均为m,在系统静止时释放C,已知在运动过程中,A、C始终接触,试求:
(1)物体A和B刚分离时,B的速度.
(2)物体A和B分离后,C所能达到的距台面的最大高度.
正确答案
(1) 方向为水平向右
(2)
(1)C滑至最低点时,A、B将分离。设此时A、B的速度为v1,C的速度为v2
A、B、C组成的系统水平方向动量守恒:……………………(2分)
A、B、C组成的系统机械能守恒:……………………(2分)
此后B以v1的速度做匀速运动,且 方向为水平向右……………………(1分)
(2)设C所能到达的最大高度为h΄,此时A、C共速,依题意A、B分离后
A、C组成的系统水平方向动量守恒:…………………(2分)
A、B、C组成的系统机械能守恒:…………(2分)
以上方程联立可得:…………………(1分)
某同学用左下图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律.图中PQ是斜槽,QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹.重复上述操作10次,得到10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次.下图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点.B球落点痕迹如图所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零点与O点对齐.
(1)碰撞后B球的水平射程应取为__________ cm;
正确答案
(1)64.7 (2)ABD
由图画出B球的10个落点位置,实验中应取平均位置,方法是用最小的圆将所有点圈在里面,圆心位置即为落点的平均位置.找准平均位置,读数时应在刻度尺的最小刻度后面再估读一位,读数为64.7 cm(从64.2 cm到65.2 cm范围内都正确).
(2)A、B两球都从R点开始做平抛运动,且两球平抛时间相同,以平抛时间为时间单位,则平抛的水平距离在数值上等于平抛的初速度.因此该实验应测量的物理量有:质量mA、mB,水平位移sA、sA′、sB′,A球与B球的直径此题中可不用测量,因为此次实验忽略了A、B两小球的球心距离给实验带来的误差.因此答案是ABD.
如图16-3-6所示,两个完全相同的质量为m的木板A、B置于水平地面上,它们的间距s="2.88" m.质量为2m、大小可忽略的物块C置于A板的左端.C与A之间的动摩擦因数为μ1=0.22,A、B与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=0.10,最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力.开始时,三个物体处于静止状态.现给C施加一个水平向右、大小为的恒力F,假定木板A、B碰撞时间极短且碰撞后粘连在一起,要使C最终不脱离木板,每块木板的长度至少应为多少?
图16-3-6
正确答案
0.3 m
设A、C之间的滑动摩擦力大小为f1,A与水平地面之间的滑动摩擦力大小为f2
因为μ1=0.22,μ2=0.10
所以F=mg<f1=μ12mg
且F=mg>f2=μ2(2m+m)g
所以一开始A和C保持相对静止,在F的作用下向右加速运动,有
(F-f2)s=(2m+m)v12
A、B两木块的碰撞瞬间,内力的冲量远大于外力的冲量,由动量守恒定律得
mv1=(m+m)v2
碰撞结束后到三个物体达到共同速度的相互作用过程中,设木块向前移动的位移为s1,选三个物体构成的整体为研究对象,外力之和为零,则
2mv1+(m+m)v2=(2m+m+m)v3
f1s1-f3s1=·2mv32-
·2mv22
f3=μ2(2m+m+m)g
对C物体,由动能定理
F(2l+s1)-f1(2l+s1)=·2mv32-
·2mv12
由以上各式,再代入数据可得l="0.3" m.
一静止的铀核()发生α衰变转变成钍核(Th),已知放出的α粒子速度为v0=2.0×106m/s.假设铀核发生衰变时,释放的能量全部转化为α粒子和钍核的动能.试写出铀核衰变的核反应方程并求出钍核(Th)的反冲速度。(结果保留两位有效数字)
正确答案
3.4×104m/s
核反应方程式 U →
Th +
He (2分)
根据动量守恒定律有 m1v1 = m2v2
解得v2 = =3.4×104m/s (2分)
本题考查核反应方程和动量守恒定律,在核反应中保持质量数守恒和质子数守恒,分裂前后动量守恒
质量为100 kg的甲车连同质量为50 kg的人一起以2 m/s的速度在光滑水平上向前运动,质量为150 kg的乙车以7 m/s的速度由后面追来.为了避免相碰,当两车靠近时甲车上的人至少应以多大的水平速度跳上乙车?
正确答案
3 m/s
在人和车相互作用时动量守恒.设人跳起的水平速度为v人,两车后来的速度相同均为v车.设向前为正方向,根据动量守恒定律,人从甲车上跳出时,有
(m+M甲)v甲=M甲v车-mv人
人跳上乙车的过程中,有
M乙v乙-mv人=(M乙+m)v车
由以上两式代入数据解得v人=3 m/s.
甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑水平面上匀速相向行驶,速率均为6 m/s,甲车上有质量m0="1" kg的小球若干个,甲和他的车及所带小球总质量为m1="50" kg,乙和他的车总质量为m2="30" kg.甲不断地将小球以16.5 m/s的对地水平速度抛向乙,并被乙接住,问甲至少要抛出多少个小球才能保证两车不相撞?(不考虑空气阻力)
正确答案
15个
设至少要抛出n个小球才能保证两车不相撞,以甲车和抛出的n个小球为系统,在整个抛出过程中动量守恒,则m1v=nm0v0+(m1-nm0)v甲 ①
式中v="6" m/s,v0="16.5" m/s,v甲为抛出n个小球后甲车的速度,以乙车和抛来的n个小球为系统,在整个接球过程中动量守恒,则nm0v0-m2v=(nm0+m2)v2 ②
要使两车不相撞,则v甲≤v乙 ③
代入数据解得:n=15.
如图所示,在光滑水平桌面上放有长木板C,C的右端固定一挡板P,在C上表面的左端和中点处各放有小物块A和B,A、B的尺寸以及P的厚度皆可忽略不计,A、B之间和B、P之间的距离都为L,A、C和B、C之间的动摩擦因数都为µ,它们间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小,A、B、C(连同挡板P)的质量都为m,开始时B和C静止,A以初速度v0向右运动.
求:
(1)A和B发生碰撞前,B受到的摩擦力大小;
(2)要使A和B能够发生碰撞,A的初速度v0应满足什么条件;
(3)要使B和P能够发生碰撞,A的初速度v0应满足什么条件(已知A、B碰撞前后交换速度).
正确答案
(1)根据牛顿第二定律得,BC整体的加速度a==
,
隔离对B分析,设B受到的摩擦力大小为Ff,
则Ff=ma=.<μmg..
B、C保持相对静止,B受到的摩擦力大小为:Ff=
(2)A在C上滑动时,A向右作匀减速运动,B和C以相同的加速度向右作匀加速运动.
若A运动到B所在位置时,A和B刚好不发生碰撞,则A、B、C速度相同,设三者共同速度为v1,由系统动量守恒定律有:mv0=3mv1
由功能关系有:µmgL=mv02-
•3mv12
由上两式可得:v0=
所以A和B能够发生碰撞时,A的初速度v0应满足的条件为:v0>
(3)A、B碰撞前后交换速度,碰后A和C一起向右作匀加速运动,B向右作匀减速运动.若B和P刚好不发生碰撞,则当B运动到P所在位置时,A、B、C速度相同,设三者共同速度为v2,由系统动量守恒定律,有:mv0=3mv2
由功能关系有:µmg•2L=mv02-
•3mv22
由上两式可得:v0=
所以B和P能够发生碰撞时,A的初速度v0应满足的条件为:v0>.
答:(1)A和B发生碰撞前,B受到的摩擦力大小为.
(2)要使A和B能够发生碰撞,A的初速度v0应满足v0>.
(3)要使B和P能够发生碰撞,A的初速度v0应满足v0>.
(1)图1为氢原子能级的示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是
A.最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃到n=1能级产生的
B.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的
C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应.
(2)下列说法正确的是______
A.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大
B.α粒子散射实验中极少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
C.核反应方程:49Be+24He→612C+x中的x为质子
D.614C的半衰期为5730年,若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的,则此遗骸距今约有21480
(3)两个质量分别为M1和M2的劈A和B,高度相同,A和B的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与光滑水平面相切,如图2所示.一物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h.物块从静止开始滑下,然后又滑上劈B.求物块在B上能够到达的最大高度.
正确答案
(1)
A、根据玻耳理论,由n=4能级跃到n=3能级产生的光能量最小,由E=hγ=h可知,波长最长,最容易表现出衍射现象.故A错误.
B、频率最小的光能量最小,根据玻耳理论是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的.故B错误.
C、因为有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出=6种不同频率的光.故C错误.
D、n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光的能量E=-3.4eV-(-13.4)eV=10.2eV,大于金属铂的逸出功6.34eV,则金属铂能发生光电效应.故D正确.
故选D.
(2)A、光电效应现象中金属产生的光电子的最大初动能与入射光的频率有关,而初动能是随机的,而且不可见光的频率不一定大于可见光的频率,则用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大.故A错误.
B、α粒子散射实验中极少数α粒子发生了较大偏转,说明原子绝大部分是空的,只有当原子的所有正电荷和几乎全部质量集中在一个核上才可能,这个实验结果是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据.故B正确.
C、根据电荷数守恒与质量数守恒配平得到:x为中子,n.故C错误.
D、由题得:若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的,说明经过了三个半衰期,则此遗骸距今约有3×5730年=17190年.故D错误.
故选B.
(3)设物块到达劈A的低端时,物块和A的速度大小分别为v和V,由机械能守恒和动量守恒得:
mgh=mv2+
M1V2①
M1V-mv=0②
设物块在劈B上达到的最大高度为h′,此时物块和B的共同速度大小为V′,由机械能守恒和动量守恒得:
mgh′+(M2+m)V2=
mv2③
mv=(M2+m)V′④
联立①②③④式得h′=h.
答:(1)、D;(2)、B;
(3)、物块在B上能够到达的最大高度为得h.
质量为M的小船以速度v0行驶,船上有两个质量皆为m的小孩a和b,分别静止站在船头和船尾.现小孩a沿水平方向以速率v(相对于静止水面)向前跃入水中,然后,小孩b沿水平方向以同一速率v(相对于静止水面)向后跃入水中.求小孩b跃出后小船的速度.
正确答案
设小孩b跃出后船向前行驶的速度为V,根据动量守恒定律,有
(M+2m)v0=MV+mv-mv
解得:
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